一、Zigbee 设备类型与功耗基础
首先,Zigbee网络中的设备角色决定了其功耗特性。Zigbee定义了三种逻辑设备类型:
- 协调器 (Coordinator):网络的中心,必须始终供电,不能睡眠。功耗最高。
- 路由器 (Router):负责中继数据,扩展网络范围。通常也需持续供电,以保持网络路由畅通。功耗高。
- 终端设备 (End Device):执行特定功能(如传感或控制),通常由电池供电。它被设计为可以进入睡眠模式,因此是我们讨论的重点。功耗最低。
二、终端设备 (End Device) 的睡眠机制
终端设备的睡眠机制核心是 “轮询” (Polling) 和 “父节点代管” (Parent's Buffering)。
核心概念:
终端设备(子设备)大部分时间处于睡眠状态,关闭其无线电收发器(RF Radio),这是最耗电的部分。它会周期性地、非常短暂地醒来,主动向它的父节点(通常是协调器或路由器)“询问” 是否有发给自己的数据。
父节点则一直保持清醒,充当“保姆”。当网络中有数据要发送给正在睡眠的终端设备时,父节点会先将数据缓存(Buffer) 起来,并等待终端设备下次来询问时再交给它。
这个过程可以通过下面的时序图来清晰理解:
图文说明 1:数据接收与轮询机制
步骤解析:
- 睡眠 (Sleep):终端设备的微控制器(MCU)和射频(RF)模块都进入低功耗休眠模式,此时电流消耗可低至 1μA 或甚至更低。
- 唤醒与轮询 (Wake &